JPS63487A - 含クロム溶射金属被覆層上に酸化皮膜を有する耐熱部材 - Google Patents

含クロム溶射金属被覆層上に酸化皮膜を有する耐熱部材

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JPS63487A
JPS63487A JP14145786A JP14145786A JPS63487A JP S63487 A JPS63487 A JP S63487A JP 14145786 A JP14145786 A JP 14145786A JP 14145786 A JP14145786 A JP 14145786A JP S63487 A JPS63487 A JP S63487A
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JP
Japan
Prior art keywords
coating layer
metal coating
thermal spraying
chromium oxide
chromium
Prior art date
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Pending
Application number
JP14145786A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Nakahira
中平 晃
Noriyuki Mifune
三船 法行
Ikuyoshi Miyajima
生欣 宮島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TOOKARO KK
Tocalo Co Ltd
Original Assignee
TOOKARO KK
Tocalo Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS63487A publication Critical patent/JPS63487A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Chemically Coating (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、高温強度、高温耐摩耗性、高温耐食性、高温
耐焼付性、溶融金属や溶融ガラスなど接触材質との耐反
范性に優れた含クロム溶射金属被覆層上に酸化被膜を有
する耐熱部材に関するものであり、特に高温(400℃
以上)で使用される部材、例えばタービンなどの燃焼筒
およびブレード、熱処理炉内に設置されるロール、ガラ
ス成形用部材、溶融金属浴の浸漬部材、およびエンジン
のシリンダー、ピストンなどに用いられる。
(従来の技術) 近年、化学技術の発展に伴い卒業界においては、高温雰
囲気下で使用される部材が多くなり、種々の高温材料が
検討されている。この場合、部材表面のみに高温耐摩耗
性、高温耐食性および耐焼付性などの高温特性をもたせ
ることが試みられている。その方法としては拡散メッキ
法、物理的蒸着法および溶射法などが知られている。
(発明が解決しようとする問題点) 前記拡散メッキ法では十分な高温耐食性が得られず、ま
た物理的蒸着法は高価で部材の大きさに制限があるなど
の欠点がある。溶射法によるセラミックの被覆層は機械
的熱的衝撃に弱(、また溶射法による高温用超合金の被
覆層は高温耐摩耗性に劣り、高温雰囲気下で使用される
耐熱部材としては十分満足し得るものとなっていない。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、従来技術の有する前記問題点を除去・改善す
ることのできる優れた特性を存する耐熱部材を提供する
ことを目的とするものであり、特許請求の範囲記載の方
法を提供することによって、前記目的を達成することが
できる。すなわち、1、溶射金属被覆層を有する耐熱部
材において、前記溶射金属被覆層はNi50〜85%、
残部Crと不可避的不純物よりなり、前記溶射金属被覆
層の少なくとも一部の表面ならびに開放気孔が酸化クロ
ムにより被覆および/または充填されており、かつ前記
被覆層と酸化クロムは強固に結合されてなる耐熱部材。
2、 前記溶射金属被覆層の厚さは0.05〜3.0重
量の範囲内であることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の耐熱部材。
3、溶射金属被覆層を有する耐熱部材において、前記溶
射金属被覆層はC0.Niの何れか少なくとも1種50
〜71%、Al 5〜13%、Y0.5〜1.0%、残
部Crと不可避的不純物よりなり、前記溶射金属被覆層
の少なくとも一部の表面ならびに開放気孔が酸化クロム
により被覆および/または充填されており、かつ前記被
覆層と酸化クロムは強固に結合されてなる耐熱部材。
4、前記溶射金属被覆層の厚さは0.05〜3.Onn
の範囲内であることを特徴とする特許請求の範囲第3項
記載の耐熱部材に関するものである。
次に本発明の詳細な説明する。
高温雰囲気で使用される部材の金属基体としては、合金
崎、耐熱鋼、Nj基合金およびCo基合金で使用される
場合が多い。この金属基体は脱脂。
脱錆などの前処理を施され、Ni50〜85%。
残部Crと不可避的不純物よりなる溶射金属被覆層およ
び/またはC0.Niの何れか少なくとも1種50〜7
1%、 Al5〜13%、Y0.5〜1.0%、残部C
rと不可避的不純物よりなる溶射金属被覆層が、溶射法
により0.05〜3.Ommの厚さに施された。その溶
射金属被覆層に可溶性クロム化合物の溶液1例えば無水
クロム酸(CrO3)。
硫酸クロム(Cf”z (S O4)3)、塩化クロム
(CrC12)などを塗布した後、溶液中のCrO,が
Cr、 03に化学変化するに充分な温度、すなわち2
50°C以上、より好ましくは500℃前後まで加熱し
、その後常温まで冷却する一連の処理(可溶性クロム化
合物溶液の塗布−加熱−冷却)を1回および/または2
回以上施した。この処理により、溶射被覆層表面の少な
くとも一部は酸化クロムによって被覆されており、かつ
溶射被覆層に存在する一部気孔が酸化クロムによって充
填され、酸化クロムと前記溶射被覆層が強固に結合され
る。
前記溶射金属被覆層は、金属基体との密着性に優れ、か
つ高温耐食性を有するが、金属であるために耐摩耗性に
関しては劣るという欠点がある。
一方、前記溶射金属被覆層に酸化クロムを強固に分散結
合させることによって、高温耐摩耗性に優れた皮膜を提
供すると共に、酸化クロムを複合することによってさら
に高温耐食性を向上させ、また高温での耐焼付性、溶融
金属や溶融ガラスなど接触材質との耐反応性などに優れ
た特性を有する酸化クロム複合皮膜を提供した。
次に本発明の耐熱部材においてCrの最低含有量は15
%である。このようにCr含有量を最低15%必要とす
る理由を本発明者らの実験を参照して説明する。
溶射金属被覆層中のCr含有量が50%まで変化するよ
うに、48%C0.40%Ni 、 11.4%AIお
よび0.6%Yよりなる溶射材料に添加するCr量を変
化させてなる溶射材料をCo−Ni合金に溶射した。そ
の溶射金属被覆層にクロム酸液(比重1.50)を塗布
した後、550℃に加熱し、その後冷却して酸化クロム
複合皮膜を形成させたそれぞれの試験片を作成した。こ
れらの試験片を1000℃に1時間加熱した後、水冷す
る熱衝撃試験を繰り返し、酸化クロムと溶射金属被覆層
とが剥離するまでの回数、すなわち剥離指数を求めた。
第1図に溶射金属被7g1層中のCr含有量と剥離指数
との関係を示す。同図よりCr含有量が15%以下にな
ると剥離指数が急激に低下することがわかる。従って、
酸化クロムと溶射金属被覆層との剥離を防止するため、
Cr含有量は15%以上にする必要がある。
次に溶射金属被覆層の厚さを0.05〜3.O+nとし
た理由について述べる。0.05u+より薄いと被覆層
が摩耗した場合、酸化皮膜の効果がなくなり種々の高温
特性が発揮できず、一方、溶射金属被覆層が3.Omm
より厚くなると被覆層内に応力が蓄積して金属基体から
剥離しやすくなるので、溶射金属被覆層の厚さは0.0
5〜3.0 mmの範囲内にする必要がある。
次に本発明を実施例について説明する。
(実施例工) 高温での耐食性を調査するために下記の試験を行った。
高温での耐食性材料として使用される50%Cr。
50%Ni合金を、100 X50鶴のSO5310素
材にプラズマ溶射した試験片と、その試験片にクロム酸
水溶液(比重1.60 ’)を塗布した後500℃に加
熱し、その後冷却して酸化クロム複合皮膜を形成させた
本発明による試験片を準備した。
それらの試験片に20mg/cnlの80%■203〜
20%Naz S O4の合成フラックスを塗布後90
0℃で12時間加熱保持試験を行い腐食量を求めた結果
を第1表に示す。
第1表 同表より、本発明による酸化クロム複合皮膜の腐食量が
4.1 mg/cm2に比べて、50%Cr−50%N
i溶射金属皮膜は42.5 mg/cm”であり、高温
耐食性が10倍も優れ、飛躍的に改善されたことを示す
(実施例2) 18%Crおよび82%Niよりなる溶融材料を、ガス
溶射によってガラス金型用プランジャー表面に0.5龍
の厚さに被覆したプランジャーと、さらにその被覆層に
クロム酸水溶液(比重1.50)を塗布した後、450
℃に加熱し、その後冷却して酸化クロム複合皮膜を形成
させた本発明によるガラス金型用プランジャーを製作し
た。
上記2種類のガラス金型用プランジャーを実機試験した
ところ、従来品である18%Cr、82%Ni溶射金属
皮膜は110時間でガラスとの反応および損耗を生じた
が、本発明による酸化クロム複合皮膜は270時間まで
異常がなく寿命を延長した。
(実施例3) 25%Cr、34%C0.32%Ni 、 8.5%A
Iおよび0.5%Yよりなる溶融材料を、耐熱合金から
なる炉内ロール表面にプラズマ溶射によって0.4−m
の厚さに被覆した炉内ロールと、さらにその被覆層にク
ロム酸水溶液(比!i1.55)を塗布した後、450
℃に加熱し、その後冷却して酸化クロム複合皮膜を形成
させた本発明による炉内ロールを製作した。
上記2種類の炉内ロールを、無酸化雰囲気、使用温度9
80℃で長時間試験した結果を第2表に示す。
第2表 同表より本発明による酸化クロム複合皮膜は炉内ロール
に要求される耐摩耗性および耐ピルドア、プ性ともに優
れている。ここに示すビルドアップとは熱処理炉内にお
いて鋼板などが搬送される際、鋼板などの付着酸化物ま
たは鉄粉などが炉内ロール表面に凝着焼付堆積する現象
である。
(実施例4) 30%Cr、60%C0.9%AIおよび1%Yよりな
る溶融材料を、5KD61からなる湯口内面にプラズマ
溶射によって0.5 asの厚さに被覆した湯口と、さ
らにその被覆層にクロム酸水溶液(比重1.60)を塗
布した後、480℃に加熱し、その後冷却する一連の処
理(クロム酸水溶液の塗布−480℃で加熱−冷却)を
3回繰り返して酸化クロム複合皮膜を形成した湯口を製
作した。
上記2種類の湯口をAIダイキャスト機で長時間実機試
験した結果、従来品である30%Cr −Co。
AI、Y溶射金属皮膜は3ケ月でAlによる浸食および
辛耗をうけたが、本発明による酸化クロム複合皮膜は8
ケ月間問題なく使用された。
上記のごとく本発明による含クロム溶射金属被覆層上に
酸化皮膜を形成させた酸化クロム複合皮膜を有する耐熱
部材は、溶射被覆層表面の少なくとも一部は酸化クロム
によって被覆され、かっ溶射被覆層に存在する一部気孔
が酸化クロムによって充填されて、酸化クロムと溶射金
属被覆層が強固に結合されることにより高温強度、高温
耐摩耗性、高温耐食性。
高温耐焼付性、溶融金属や溶融ガラスなど接触材質との
耐反応性に優れた特性を存する結果を得た。
(発明の効果) 本発明による含クロム溶射金属被覆層−ヒに酸化皮膜を
形成させた酸化クロム複合皮膜を有する耐熱部材は、高
温強度、高温耐摩耗性、高温耐食性、高温耐焼付性、接
触材質との耐反応性など高温特性に優れており、高温で
使用される部材の寿命延長に大きく貢献するものである
【図面の簡単な説明】
第1図は、溶射金属被覆層中のCr含有量と剥離指数と
の関係を示す図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、溶射金属被覆層を有する耐熱部材において、前記溶
    射金属被覆層はNi50〜85%、残部Crと不可避的
    不純物よりなり、前記溶射金属被覆層の少なくとも一部
    の表面ならびに開放気孔が酸化クロムにより被覆および
    /または充填されており、かつ前記被覆層と酸化クロム
    は強固に結合されてなる耐熱部材。 2、前記溶射金属被覆層の厚さは0.05〜3.0mm
    の範囲内であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の耐熱部材。 3、溶射金属被覆層を有する耐熱部材において、前記溶
    射金属被覆層はCo、Niの何れか少なくとも1種50
    〜71%、Al5〜13%、Y0.5〜1.0%、残部
    Crと不可避的不純物よりなり、前記溶射金属被覆層の
    少なくとも一部の表面ならびに開放気孔が酸化クロムに
    より被覆および/または充填されており、かつ前記被覆
    層と酸化クロムは強固に結合されてなる耐熱部材。 4、前記溶射金属被覆層の厚さは0.05〜3.0mm
    の範囲内であることを特徴とする特許請求の範囲第3項
    記載の耐熱部材。
JP14145786A 1986-06-19 1986-06-19 含クロム溶射金属被覆層上に酸化皮膜を有する耐熱部材 Pending JPS63487A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01306573A (ja) * 1988-04-19 1989-12-11 Inco Ltd 熱バリヤーを有する低膨張係数合金
WO1993011277A1 (fr) * 1991-11-29 1993-06-10 Nippon Steel Hardfacing Co., Ltd. Procede de production d'un element d'immersion pour bain de metal fondu
JP2001164381A (ja) * 1999-12-07 2001-06-19 Tocalo Co Ltd 耐硫酸露点腐食性に優れた複合被覆部材およびその製造方法

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JPS60141861A (ja) * 1983-12-29 1985-07-26 Nippon Steel Corp 耐ビルドアツプ性の優れた連続焼鈍炉のハ−スロ−ル

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